一种易定型HDPE汽车脚垫

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，特别是涉及一种易定型HDPE汽车脚垫。

背景技术

汽车脚垫是汽车内饰的必备物品之一，它不但可以阻挡鞋上的泥沙进入车中，还可以减少振动，降低噪音，让乘座者感觉舒适。市面上绝大部分的脚垫都是用发泡塑料来定型的，由于塑料通常有粘弹性，弯曲后多少会回弹，定型不易；同时现有的汽车脚垫主要为PVC软制品，常为固定形状，主要通过注塑或挤出-模压-裁剪工艺制得，成本较高。

高密度聚乙烯(HDPE)是一种应用范围很广的热塑性塑料，具有良好的化学稳定性和易成型加工等特点，HDPE发展到现在，已成为重要的塑料品种之一。

如CN101240097A一种汽车脚垫专用料，以重量份数计，组成为：PVC 100，组分一5～30，增塑剂一80～120，增塑剂二5～20，稳定剂一1～5，稳定剂二1～10，润滑剂一0～1.2，润滑剂二0～1.0，无机填料0～200，着色剂0～20，以该专用料得到的汽车脚垫材料与橡胶相仿，具有较低的硬度，较高的断裂伸长率和较低的压缩永久变形，但是其作为为PVC软制品，由于塑料通常有粘弹性，弯曲后多少会回弹，定型不易。

发明内容

本发明的目的在于提供一种易定型HDPE汽车脚垫，通过以线性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、有机改性蒙脱土为主要原料，以增容剂EVA-g-MAH和抗氧化剂AT-10为添加剂制备汽车脚垫，解决了现有PVC材质汽车脚垫通常有粘弹性，弯曲后多少会回弹，定型不易的问题。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为一种易定型HDPE汽车脚垫，以重量份计包括主体材料100份、以及添加助剂25-35份；所述主体材料包括60-80份高密度聚乙烯和20-40份线性低密度聚乙烯；所述添加助剂包括10-15份有聚合物基蒙脱土纳米复合材料、2-10份增容剂和1-5份抗氧化剂。

进一步地，以重量份计包括70份高密度聚乙烯、30份线性低密度聚乙烯、12份有聚合物基蒙脱土纳米复合材料、6份增容剂和2份抗氧化剂。

进一步地，还包括质量占主体材料0.5-1％的乙烯基硅烷改性木质素、占主体材料5-10％的长麻纤维、以及占主体材料3-8％的磷石膏/赤泥混合粉体。

进一步地，所述磷石膏/赤泥混合粉体中磷石膏和赤泥的质量比为3-10:100；其中磷石膏/赤泥混合粉体制备包括：将磷石膏和赤泥混合均匀，按照固水质量比1：1加入去离子水，搅拌、静置6h、过滤，然后再100℃下烘干；烘干后将所得固体粉碎至粒径为12-16μm制得磷石膏/赤泥混合粉体，再将其置于马弗炉中在250℃下烘干4h后备用。

进一步地，一种易定型HDPE汽车脚垫，以重量份计包括70份高密度聚乙烯、30份线性低密度聚乙烯、12份有聚合物基蒙脱土纳米复合材料、6份增容剂、2份抗氧化剂、0.7份乙烯基硅烷改性木质素、7份长麻纤维以及5份磷石膏/赤泥混合粉体。

进一步地，所述聚合物基蒙脱土纳米复合材料为聚苯乙烯/蒙脱土纳米复合材料，其采用Gemi n i表面活性剂通过插层进入蒙脱土片层，对蒙脱土片层进行有效剥离，并在超声条件下制备纳米蒙脱土；然后将有机改性蒙脱土与聚苯乙烯进行溶液共混，制备聚苯乙烯/有机改性蒙脱土复合材料；将所得聚苯乙烯/有机改性蒙脱土复合材料干燥粉碎得到聚苯乙烯/蒙脱土纳米复合材料。

进一步地，所述长麻纤维制备包括：打开熔融浸渍模具，将连续天然纤维条，穿过几副下浸渍辊和上浸渍辊对之间，同时将热塑性熔融树脂由挤出机连接装置挤入熔融浸渍模具内，使热塑性树脂熔体对连续天然纤维条进行熔融浸渍；将浸渍好的连续天然纤维条经过冷却辊压装置的上压辊和下压辊之间，由压辊弹提供压力，实现树脂熔体的冷却以及天然纤维的二次分散，得到连续天然纤维预浸渍料。

进一步地，所述乙烯基硅烷改性木质素制备包括：

称取乙烯基硅烷加入搅拌容器中，在在室温和300r/mi n的搅拌条件下加入70％的乙醇溶液，然后再用5％的乙酸溶液将体系的pH值调至4-5，继续搅拌水解2h，得到乙烯基硅烷水解液；

然后再称取干燥木质素粉末装入高速粉碎机，然后用乙烯基硅烷水解液以喷雾方式喷洒至木质素表面，以25000r/mi n的转速连续粉碎、混合处理2mi n，将样品取出，105℃干燥2h得到乙烯基硅烷改性木质素。

本发明汽车脚垫的制备方法包括：

Stp1、按重量份称取各原材料；

Stp2、将高密度聚乙烯和、长麻纤维和线性低密度聚乙烯加入到高速混合机中搅拌5mi n后，计入乙烯基硅烷改性木质素继续搅拌1-2mi n；

Stp3、然后再加入聚合物基蒙脱土纳米复合材料、磷石膏/赤泥混合粉体、增容剂和抗氧化剂，并继续搅拌7-10mi n；

Stp4、搅拌均匀后进入双螺杆挤出机挤出，并送入脱硫挤出机中挤出，初步冷却后得到粒状混合料；

Stp5、将所述粒状混合料放入精炼挤出机中连续捏炼，然后注塑成型，生产出高分子复合片料，裁切成等面积的片材；

Stp6、通过模压机将片材模压成脚垫需要的形状即得。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明使用高密度聚乙烯的较高强度和较大模量，通过加入质量含量30％的线性低密度聚乙烯可以提高纯高密度聚乙烯的韧性和柔性，实现获得的汽车脚垫具有易受力弯曲，方便进行铺设。

附图说明

图1为本发明实施例的易定型HDPE汽车脚垫的制备方法制备工艺图。

具体实施方式

本发明下述实施例的易定型HDPE汽车脚垫的制备方法步骤如下：

Stp1、按重量份称取各原材料；

Stp2、将高密度聚乙烯和、长麻纤维和线性低密度聚乙烯加入到高速混合机中搅拌5mi n后，计入乙烯基硅烷改性木质素继续搅拌2mi n；

Stp3、然后再加入聚合物基蒙脱土纳米复合材料、磷石膏/赤泥混合粉体、增容剂和抗氧化剂，并继续搅拌8mi n；

Stp4、搅拌均匀后进入双螺杆挤出机挤出，并送入脱硫挤出机中挤出，初步冷却后得到粒状混合料；

Stp5、将所述粒状混合料放入精炼挤出机中连续捏炼，然后注塑成型，生产出高分子复合片料，裁切成等面积的片材；

Stp6、通过模压机将片材模压成脚垫需要的形状即得。

实施例1

本实施例中，易定型HDPE汽车脚垫的配方以重量份计包括70份高密度聚乙烯、30份线性低密度聚乙烯、12份有聚合物基蒙脱土纳米复合材料、6份增容剂EVA-g-MAH和2份抗氧化剂AT-10。

实施例2

本实施例中，易定型HDPE汽车脚垫的配方以重量份计包括70份高密度聚乙烯、30份线性低密度聚乙烯、12份有聚合物基蒙脱土纳米复合材料、6份增容剂EVA-g-MAH、2份抗氧化剂AT-10、0.7份乙烯基硅烷改性木质素。

实施例3

本实施例中，易定型HDPE汽车脚垫的配方以重量份计包括70份高密度聚乙烯、30份线性低密度聚乙烯、12份有聚合物基蒙脱土纳米复合材料、6份增容剂EVA-g-MAH、2份抗氧化剂AT-10、0.7份乙烯基硅烷改性木质素、7份长麻纤维。

实施例4

本实施例中，易定型HDPE汽车脚垫的配方以重量份计包括70份高密度聚乙烯、30份线性低密度聚乙烯、12份有聚合物基蒙脱土纳米复合材料、6份增容剂EVA-g-MAH、2份抗氧化剂AT-10、0.7份乙烯基硅烷改性木质素、7份长麻纤维以及5份磷石膏/赤泥混合粉体。

在上述实施例1-4中，磷石膏/赤泥混合粉体中磷石膏和赤泥的质量比为3-10:100；其中磷石膏/赤泥混合粉体制备包括：将磷石膏和赤泥混合均匀，按照固水质量比1：1加入去离子水，搅拌、静置6h、过滤，然后再100℃下烘干；烘干后将所得固体粉碎至粒径为12-16μm制得磷石膏/赤泥混合粉体，再将其置于马弗炉中在250℃下烘干4h后备用。

在上述实施例1-4中，聚合物基蒙脱土纳米复合材料为聚苯乙烯/蒙脱土纳米复合材料，其采用Gemi n i表面活性剂通过插层进入蒙脱土片层，对蒙脱土片层进行有效剥离，并在超声条件下制备纳米蒙脱土；然后将有机改性蒙脱土与聚苯乙烯进行溶液共混，制备聚苯乙烯/有机改性蒙脱土复合材料；将所得聚苯乙烯/有机改性蒙脱土复合材料干燥粉碎得到聚苯乙烯/蒙脱土纳米复合材料。

在上述实施例1-4中，长麻纤维制备包括：打开熔融浸渍模具，将连续天然纤维条，穿过几副下浸渍辊和上浸渍辊对之间，同时将热塑性熔融树脂由挤出机连接装置挤入熔融浸渍模具内，使热塑性树脂熔体对连续天然纤维条进行熔融浸渍；将浸渍好的连续天然纤维条经过冷却辊压装置的上压辊和下压辊之间，由压辊弹提供压力，实现树脂熔体的冷却以及天然纤维的二次分散，得到连续天然纤维预浸渍料。

在上述实施例1-4中，乙烯基硅烷改性木质素制备包括：

称取乙烯基硅烷加入搅拌容器中，在室温和300r/mi n的搅拌条件下加入70％的乙醇溶液，然后再用5％的乙酸溶液将体系的pH值调至4-5，继续搅拌水解2h，得到乙烯基硅烷水解液；

然后再称取干燥木质素粉末装入高速粉碎机，然后用乙烯基硅烷水解液以喷雾方式喷洒至木质素表面，以25000r/mi n的转速连续粉碎、混合处理2mi n，将样品取出，105℃干燥2h得到乙烯基硅烷改性木质素。

对比例，将100.0重量份PVC(平均聚合度2500)、1.5重量份有机锡(甲基硫醇锡TM-181)、5重量份环氧大豆油、0.5份着色剂、100份填料(超细碳酸钙)、0.3份硬脂酸单甘酯放入搅拌器中，在转速为800转/分、温度60℃下搅拌混合2分钟。之后分三次将100.0重量份增塑剂邻苯二甲酸二辛酯(DOP)加入上述搅拌器中，在80℃以800转/分的转速再搅拌10分钟，然后将10.0重量的粉末丁腈橡胶(丁腈质量含量33％)和5重量份EVA(乙烯-乙酸乙烯共聚物，其中乙酸乙烯(VA)质量含量30％)加入上述混合器中，以800转/分的搅拌速度在35℃下搅拌混合3分钟，得到混合均匀的混合物。将该混合物在双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出机各区段的温度为100℃，螺杆转速为20-30转/分，得到汽车脚垫材料组合物粒料。

将实施例1-4配方进行产品制样，同时与对比例制作的汽车脚垫材料进行相同的性能测试，结果如表所示：

在上述表格中，定型效果指的是将产品分别弯折呈弧形(特指发生弯曲)或者L型，并采用相应模具定型2天后，撤去模具后，自然静置2小时后产品发生的复位的形变效果。

当完全恢复初始状态，则表面定效果为100％，当完全保持定型后的状态，则表面定型效果为0％。

在弧形中，本发明脚垫的定型效果小于25％，在完成弧形形变后，具备保持现状的能力，避免在完成脚垫铺设后，脚垫发生隆起等情况出现；在L型中，为了保证脚垫在铺设后，进行可进行拆卸后二次进行铺设，需要脚垫在发生L型形变后的复位功能，也即时在发生L型形变后的能够恢复越接近原始状态越好。

通过上述数据以及实验结果分析可知；

(1)使用高密度聚乙烯的较高强度和较大模量，通过加入质量含量30％的线性低密度聚乙烯可以提高纯高密度聚乙烯的韧性和柔性，实现获得的汽车脚垫具有易受力弯曲，方便进行铺设。

(2)共混改性后的聚合物与蒙脱土复合而成的聚合物基蒙脱土纳米复合材料，因其聚合物分子链嵌入到层状硅酸盐的无机片层间，甚至使片层发生剥离，实现了聚合物与无机片层在纳米尺度上的复合，使复合材料具有优异的力学性能、热性能、流变性能、阻隔性能和光性能等。

(3)通过配方和工艺创新，消除聚合物普弹性，使其在折弯后具有类似铁丝一样的定型能力，制备PE厚片(厚度满足汽车脚垫要求，一般约6mm)，类似电线或铁丝折弯后不易回弹，在挤出或垂直挤出方向，用力折弯后，均可实现定型。

(4)通过乙烯基硅烷对木质素进行表面疏水化改性，乙烯基硅烷水解生成的S i-OH官能团，该S i-OH官能团与酚羟基或羧基形成氢键和共价键作用，同时在一定条件下可以与粉体表面的羟基或羧基发生缩聚反应，有效改变粉体材料的表面性质，并保留有机硅烷的韧性。在木质素表面引入非极性强的乙烯基硅烷基团；对木质素表面进行疏水化改性，木质素改性后粒径显著减小、颗粒均匀性提高；同时乙烯基硅烷改性木质素在HDPE基体中起成核剂作用，且作为分散相均匀地镶嵌到HDPE基质中，界面呈连续相；以及复合材料的脆断面出现断层结构，木质素团聚成坚硬的颗粒，阻断HDPE树脂连续相，呈现凹凸不平和空洞的断裂面，存在相分离现象；

(5)通过减小木质素的颗粒度能够提高其在聚合物树脂中的分散性，增加两相界面接触面积，提高两相黏附力，从而提升复合材料的性能。经过TEVS表面改性处理的木质素自身的粒径明显减小、颗粒均匀性明显提高，使木质素在HDPE中的分散性得到改善。

(6)本发明熔融浸渍工艺，把不连续的天然纤维梳理成连续态，制备得到天然纤维，同时由于黄麻纤维表面多极性官能团，表现为疏水性，而高密度聚乙烯为非极性，两者的相容性较差；增容剂EVA-g-MAH的添加，实现提高树脂基体与纤维的界面结合强度。

(7)通过添加磷石膏/赤泥，粒径细化使其在基体中的分散性变好，同时与基体的相容性也得到了改善，不易产生缺陷，基体中的空穴减少，改善了基体的连续性；从而实现在保持材料拉伸强度和冲击性能基本不变的前提下，实现提高提高HDPE的弯曲强度和弯曲模量。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。